亲宝软件园·资讯

展开

C++ 继承

m0_52012656 人气:1

继承的概念及定义

概念:

继承机制是面向对象程序设计为了提高代码复用率的一种手段,它可以保持原类特性的基础上进行拓展,简单来说继承是类层次的复用。

接下来我们来看一个简单的继承

class Person
{
public:
    void Print()
    {
        cout<<"name:"<<_name<<endl;
        cout<<"age:"<<_age<<endl;
    }
protected:
    string _name="zhao";
    int _age=18;
};
class Student : public Person
{
protected:
    int _stuid;
};
class Teacher :public Person
{
protected:
    int _jobid;
};

在上面这个类中继承后父类(Person)的成员都会变成子类的一部分。

定义:

格式:

class 子类:

public 父类{ };

继承关系和访问限定符

继承基类成员访问方式的变化

类成员/继承方式public继承protected继承private继承
基类的public成员派生类的public成员派生类的protected成员派生类的private成员
基类的protected成员派生类的protected成员派生类的protected成员派生类的private成员
基类的private成员在派生类中不可见在派生类中不可见在派生类中不可见

总结

基类和派生类对象赋值转换

派生类对象可以赋值给基类的对象/指针/引用。这里有一个形象的书法叫做切片或切割

基类对象不能赋值给派生类对象

基类的指针可以通过强制类型转换赋值给派生类的指针。但是必须是基类的指针是指向派生类对象时才是安全地。

继承中的作用域

在继承体系中基类和派生类都有独立的作用域。

子类和父类中有同名成员;子类成员将屏蔽父类对同名成员的直接访问,这种情况叫做隐藏,也叫作重定义。如果要访问父类的成员可以使用域作用限定符进行访问。

注意函数构成隐藏的话只需要函数名相同。

实际在继承体系里面最好不要定义同名的成员。

派生类的默认成员函数

在这里又把类与对象中学的六个默认成员函数拉出来了,那么在继承体系中这几个成员函数是如何生成的呢?

派生类对象初始化先调用基类构造再调派生类构造

派生类对象析构清理先调用派生类析构再调基类的析构。

简单的运用:

class Person
{
public:
    Person(const  char* name="zhao")
        :_name(name)
        {
            cout<<"父构造"<<endl;
        }
    Person(const Person& p)
        :_name(p.name)
        {
            cout<<"父拷贝构造"<<endl;
        }
    Person& operator=(const Person& p)
    {
        cout<<"父赋值重载"<<endl;
        if(this!=&p)
            _name=p.name;
        return *this;
            
    }
    ~Person()
    {
        cout<<"父析构"<<endl;
    }
protected:
    string _name;
};
class Student:public Person
{
public:
    Student(const char* name,int num)
        :Person(name)
        ,_num(num)
    {
        cout<<"子构造"<<endl;
    }
    Student(const Student& s)
        :Person(s)
        ,_num(num)
    {
        cout<<"子拷贝构造"<<endl;
    }
    Student& operator=(const Student& s)
    {
        cout<<"子赋值重载"<<endl;
        if(this!=&s)
        {
        //小心这里是隐藏
            Person::operator=(s);
            _num=s._num;
        }
        return *this;
    }
    //需要注意在这块~Student()和~Person()构成隐藏,这是由于多态的一些原因,任何类析构函数名都会被统一处理为destructor()
    ~Student()
    {
        cout<<"子析构"<<endl;
        //为了保证析构时,保持先子再父的后进先出的析构顺序,子类析构函数完成后,会自动去调用父类的析构函数。
    }
protected:
    int _num;
    
};

继承与友元

友元关系不能继承,也就是说基类友元不是子类的友元。

继承与静态成员

基类定义了static静态成员,则整个继承体系里面只有一个这样的成员,无论派生出多少个子类,都只有一个static成员实例。

class Person
{
public :
    Person () {++ _count ;}
protected :
    string _name ; // 姓名
public :
    static int _count; // 统计人的个数。
};
int Person :: _count = 0;
class Student : public Person
{
protected :
    int _stuNum ; // 学号
};
class Graduate : public Student
{
protected :
    string _seminarCourse ; // 研究科目
};
void TestPerson()
{
    Student s1 ;
    Student s2 ;
    Student s3 ;
    Graduate s4 ;
    cout <<" 人数 :"<< Person ::_count << endl;
    Student ::_count = 0;
    cout <<" 人数 :"<< Person ::_count << endl;
}

复杂的菱形继承及菱形虚拟继承

单继承:一个子类只有一个直接父类时称这个继承关系为单继承

多继承:一个子类有两个或以上直接父类时称这个继承关系为多继承

菱形继承:菱形继承是多继承的一种特殊情况。

菱形继承的问题:从下面的对象成员模型构造,可以看出菱形继承有数据冗余和二义性的问题。在Assistant的对象中Person成员会有两份。

虚拟继承可以解决菱形继承的二义性和数据冗余的问题。如上面的继承关系,在Student和Teacher的继承Person时使用虚拟继承,即可解决问题。需要注意的是,虚拟继承不要在其他地方去使用

虚拟继承解决数据冗余和二义性的原理为了研究虚拟继承原理,我们给出了一个简化的菱形继承继承体系,再借助内存窗口观察对象成员的模型。

虚继承原理

虚继承实现:

在腰部两个继承之前加上关键字vittul,实现虚继承。

class Animal{
    public:
    int _a;
}
class Tuo:virtual public Animal
{
    public:
    int _b;
}
class Sheep:virtual public Animal
{
    public:
    int _c;
}
class SheepTuo:public B ,public C
{
    public:
    int _b;
}

要探究虚继承如何实现,需要借用VS的开发人员命令提示工具,在VS2019的工具->命令行->开发者命令提示中。cd到当前项目的目录,输入cl /d1reportSingleClassLayout"要查看的类名" “文件名”,在这里就是cl/d1reportSingleClassLayoutSheepTuo diamond_Inherit.cpp。可以看到当前类内存的结构。(编译后才能查看到内存分布)

这个图就是内存结构,可以看到,SheepTuo类中分别继承了来自Sheep类的vbptr(虚基类指针)和Tuo类的vbptr(虚基类指针)。这个虚基类指针指向的是一个虚基类表,可以在图中看到虚基类表中第一项存储的是vbptr与本类的偏移地址,也就是继承过来的Sheep类中初始位置就是存放Sheep类的的vbptr,在这里为0;第二项是本类的vbptr与虚基类的公有成员之间的偏移量,也就是Sheep的vbptr和Animal类的age之间偏移为8,Tuo的vbptr和age之间偏移量为4。对于虚基类的派生类,虚基类的偏移量由实际类型决定,因此在运行时才可以确定虚基类的地址。

指的注意的是,Sheep类中也是存放了一份age,在这里还可以看到,Sheep和Tuo的Size都是8,因为除了继承的age以外,还有Size为4的虚函数指针

因为class SheepTuo :public Sheep, public Tuo继承的时候,把Sheep和Tuo的vbptr都继承了,然后通过他们类距离虚基类中的公共成员age的偏移量发现他们指向的是同一个age,所以就不会拷贝两份,SheepTuo只保留一份age。至于虚继承底层实现原理则与编译器相关

继承的总结

很多人说C++语法复杂,其实多继承就是一个体现。有了多继承,就存在菱形继承,有了菱形继承就有菱形虚拟继承,底层实现就很复杂。所以一般不建议设计出多继承,一定不要设计出菱形继承。否则在复杂度及性能上都有问题。

多继承可以认为是C++的缺陷之一,很多后来的OO语言都没有多继承,如Java

继承和组合

public继承是一种is-a的关系。也就是说每个派生类对象都是一个基类对象。

组合是一种has-a的关系。假设B组合了A,每个B对象中都有一个A对象。

优先使用对象组合,而不是类继承 。

继承允许你根据基类的实现来定义派生类的实现。这种通过生成派生类的复用通常被称为白箱复用(white-box reuse)。术语“白箱”是相对可视性而言:在继承方式中,基类的内部细节对子类可见 。继承一定程度破坏了基类的封装,基类的改变,对派生类有很大的影响。派生类和基类间的依赖关系很强,耦合度高。

对象组合是类继承之外的另一种复用选择。新的更复杂的功能可以通过组装或组合对象来获得。对象组合要求被组合的对象具有良好定义的接口。这种复用风格被称为黑箱复用(black-box reuse),因为对象的内部细节是不可见的。对象只以“黑箱”的形式出现。 组合类之间没有很强的依赖关系,耦合度低。优先使用对象组合有助于你保持每个类被封装。

实际尽量多去用组合。组合的耦合度低,代码维护性好。不过继承也有用武之地的,有些关系就适合继承那就用继承,另外要实现多态,也必须要继承。类之间的关系可以用继承,可以用组合,就用组合

加载全部内容

相关教程
猜你喜欢
用户评论